数字电子秤报告

1、. 测控仪器课程设计报告题 目： 电子秤的设计与制作 专 业： 测控技术与仪器 姓 名： 邓 杨 学 号： 200706010220 指导教师组： 吴建平 成毅 时 间： 2010年1月 数字电子秤的设计与制作摘要本设计主要由电源、传感器、LM324集成运放、ICL7107芯片、LED显示组成，在秤盘上放上一定质量的待测物，对其重量进行测量并将结果输出到LED显示。电源主要用于给系统供电，LM324运放用于对传感器接受的小信号进行放大，ICL7107用于完成整个系统的A/D转换和驱动LED，LED用于显示待测重物的质量。整个系统可用于测量一定质量范围的重物并将其显示，另外还可以实现不同量程之间

2、的转换。关键字：电源 传感器 LM324集成运放 LED显示 ICL7107芯片第一章 设计目标与要求1.1设计目标 尽可能地对一定质量范围的重物进行准确测量，并将其测量结果用LED显示。 对不同范围的重物进行200g和2000g的不同量程间进行切换测量。 掌握并熟习如何对系统进行调试。1.2基本要求 传感器部分：需要对待测重物的非电信号转换为电信号(电压或者电流)。 运放部分：对弱电信号进行放大。 ICL系统处理部分：实现对模拟电信号的数字转换，并驱动LED。 LED部分：对测量结果进行显示。第2章 系统原理 本设计通过传感器对待测物进行信号的收集(对非电信号进行电信号的转换)，利用集成运放

3、对收集的弱电信号进行放大，利用ICL集成处理芯片对经过放大的电信号进行处理，最后利用LED对结果进行显示。2.1系统框图系统框图如图2-1所示图2-1 系统框图 .;2.2 系统原理图系统原理图如图2-2所示。 第3章 系统硬件设计3.1 电源电路本系统采用±5V直流电作为电源系统,具体采用实验室的电压源，通过二个电源实现±5V,具体做法是：将一个电源的正极做为+5端，将其负端、地、另外一个电源的正极相连做为地端，将第二个电源的负端做为-5端 。3.2 传感器 此部分采用实验室现成的传感器，对待测物的重量进行电信转换。3.3 LM324集成运放 采用LM324集成运放芯片中

4、的三个运放再加上外围一些电阻，对输入信号进行放大，U1-U2为传感器信号输入端，R为放大倍数调节电位器，U3为差分放大级。对上述电路进行分析，可得如下： (U4-U5)/R=(U3-U4)/R3=(U5-U6)/R4可推知：U0=1+(R3+R4)/R*(U2-U1)3.4 ICL7107处理芯片做为三位半LCD/LED显示A/D转换器-ICL7107，它包含有七段译码器、显示驱动器、参考源和系统时钟，ICL7107可直接驱动发光二极管。查阅ICL7107集成芯片的PDF资料，可知其正常的工作电压，典型接法等一些工作条件。其主要包括A/D转换，A/D转换主要利用ICL7107加少量外围元件组成

5、。7107内部采用双积分型A/D，每个转换周期分三个阶段：自动校零、信号积分、反积分。转换分两步： 第一步，开关S合到输入端IN，积分器对输入信号进行固定时间T1的积分，积分结束时电容两端的电压与Vin成正比。 第二步，开关S合到基准电压Vref端，积分器向反方向积分。当积分器输出电压变为零时反向积分过程结束。假如此过程经过的时间为T2，令计数器在T2这段时间里对固定频率的时钟脉冲记数。Vin与Vref的比等于T1与T2的比即两段时间内的脉冲数的比，输入电压Vin为模拟量，脉冲数为数字量，这样就实现了A/D转换。其中对积分电阻选择47K，积分电容选择0.10.22uF之间。其对应的数字输出为：

6、1000*(Vin/Vref).基准电压：通过调节电位器来选取基准电压。具体接脚为1，32，35，36引脚。时钟电路：采用RC振荡器来获得芯片工作需要的时钟信号。具体接脚为38，39，40接上相应的电容和电阻。系统频率=0.45/RC.ICL7107具体电路如下图：3.5 LED显示 查阅ICL7107集成芯片资料可知，其驱动的LED为未编码的共阳LED数码管。其具体接法如上图所示。3.6 量程切换量程切换电路利用了电阻分压的原理， 可以利用不同的分压比来实现不同的量程，可以利用不同的分压比来实现不同的量程之间的切换。 本电路具备一个Kg量程和一个200g量程，2000和200是十倍的关系，所

7、以只需要分压电阻分得一个十分之一的电压就可作为Kg的档。由于实际电阻存在很大的误差，我们 不可能利用两个固定电阻来获取需要的十分之一的电压，所以我们一般都用一个固定电阻串接一个可调电阻来实现我们的电路。 第4章 系统焊接与调试4.1 电路焊接 在焊接电路板之前，准备好所需要的元器件。另外需要知道焊接的一些方法，具体如下：焊接要遵循以下原则：(若有飞线，一般先焊接飞线) 1. 先低位元件再高位元件 2. 先小型元件后体积大的元件 3. 先阻容元件后IC的规则。 焊接要领 烙铁头与两被焊件的接触方式：烙铁应与水平成45度角；焊丝的供给方法：被焊件升温达到焊料的熔化温度是立即送上焊锡丝，焊接位置在烙

8、铁与被焊件之间并尽量靠近焊盘，焊锡供给量不宜太多也不宜太少；按照原理图正确的焊接元器件后，需要用酒精对电路板进行清洗，然后再检查整个电路板，看是否有虚焊，没焊，错焊等错误，确保无误后才便于后面的调试。4.2 硬件调试 调试之前务必保证电路焊接无误，即没有虚焊，漏焊，错焊的错误。为了便于调试本电路设计了三个测试点，它们分别为Test1、Test2、Test3。其中Test1为运放差分放大级输出电压测试点， Test2为量程转换分压比测试点， Test3为基准电压测试点。 调试原理: LED显示的数值=1000*Vin/Vref。其中:Vin: 运放差分放大级输出电压 Vref: 基准参考电压。调

9、试设定基准参考电压Vref为100mV. 调试步骤:(1) 调整量程:准确连接好电源和传感器输入线，事先放一定质量的重物(建议:稍微多一点，但不要超过200g重量)，采用2Kg量程，然后看LED显示显示的测得值(备注:此时不是重物的实际重量)，并显示待较稳定后，按开关键切换到200g，观察LED显示值并记录，然后调电位器R23，使2个量程测量所得到的值尽量地接近。数据如下所示：2Kg：146 146 146 146 146 146200g: 135 129 136 145 145 146(2) 显示调零：将第一步中的重物取下，观察LED显示是否为零，不是零则调电位器R16，使LED显示接近0.

10、记录数据如下： -3.2 -0.4 0.5 0.3 0.1 0.1 0 0(3) 调基准电压：在第二步的基础上，用电位器测ICL7107的36引脚电压，通过调电位器R3使36引脚上的电压为100mV.(4) 调运放增益：在秤盘中添加明确质量的重物，观察LED显示的测量值是否与实际重物值吻合，通过调电位器R8使LED显示值和实际值接近，甚至相等。然后适当地减砝码，观察和调整，使系统基本能准确测量。测试数据如下所示:(加32个20g的砝码：实际重量640)632g-调整增益电位器R8，LED显示值为：637g 639g 641g 640g减的砝码个数：0 1 2 3 6 10 12 20 25 28 30实际砝码个数：32 31 30 29 26 22 20 12 7 4 2LED显示数值：640 618 599 580 519 441 400 241 140 78 40第5章 收获与体会通过这次课程设计，从原理到焊接，以及电路板测试，我都感觉有很大的收获，主要为以下几点：第一 明确设计电路的整个流程。第二，通过焊接电路板，使我的焊接水平得到一定的巩固和提升。第三，焊接完成后，通过不断的硬件测试，我更加熟练地掌握了硬件测试的方法。能够快速的找出一些焊接错误和问题，并加以改正。总的来说，本次课程设计锻炼了我的动手能力、测试纠错的能力，并学会了ICL7107芯片的使用。当然